预干燥天然气热风炉炉砖及砌筑工艺优化

黄永康

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂， 江西 贵溪 335424）

1 引言

贵溪冶炼厂备料车间于1985年建成投产。主要负责全厂铜精矿的仓储、预干燥和输送任务，负责为两台闪速炉输送水份合格的物料（铜精矿），是江铜贵溪冶炼厂的主要生产辅助单位。为践行绿色发展理念，车间分别在2015年11月和2016年1月，对2台热风炉进行了替代改造，由燃煤热风炉改造成现如今的燃气热风炉。热风炉作为预干燥系统的核心设备，在近几年的使用过程中，热风炉炉砖出现不同程度的裂化、脱落、破损，车间通过对热风炉炉砖及砌筑工艺的不断优化，有效地延长了热风炉炉砖的使用寿命。

2 燃气热风炉工艺简介

2.1 燃气热风炉结构

备料车间天然气热风炉采用自身预热式节能高效炉型,炉体为卧式圆筒形，型号为YDRFL-1000型,主要是为干燥窑提供热源的设施。其主要结构由炉体、燃烧器、燃气阀组和仪表、助燃风机、稀释风机、内环流补风阀、补风阀、出烟管、防爆阀、电气控制系统等部件组成。炉体部分主要由外壳、内衬、螺旋叶片等制作成两个腔室，内腔为燃烧炉膛；外腔设置螺旋叶片，形成螺旋通道作预热空气风道，在烟气出口端设置切向预热空气风道进风口。一次风进风口连接助燃鼓风机，二次风进风口连接稀释风风机，预热空气风道出风口处装有燃烧器。见图1。

图1 YDRFL-1000预热式高效热风炉外形结构示意图

2.2 工作原理

天然气经管道和燃气阀组进入点火器，点火成功后，火焰检测器启动，当检测到点火枪工作正常后，主燃气阀门自动开启，调节阀逐步缓慢开大，燃烧器大火燃烧。

助燃风机提供燃烧所需的空气，是燃烧器正常燃烧的重要设备。产生的具有一定风压和风量的空气经螺旋预热风道预热后，分别进入燃烧器和内环流补风阀，形成助燃空气和雾化空气。助燃空气经燃气炉端面装的内环流补风阀进入炉膛辅助燃烧，通过调节内环流补风阀可以起到调节助燃空气量，使燃气量与助燃空气量准确配比。在采用多头内混与风散相结合方法的高效燃烧器内，雾化空气与燃料分两次混合，雾化空气与燃料充分混合后在燃烧器内着火燃烧，形成锥形火焰后喷射至炉膛进行充分燃烧，并产生700～1200℃高温热烟气，热烟气再经过稀释风的掺混中和至所需温度后，经混风室出口端送出。

2.3 主要特点

备料车间自身预热式节能高效炉型，具有结构简单、布置灵活、体积小巧，自动化程度高，操作简单，性能可靠等特点。

3 天然气热风炉炉砖及砌筑工艺

在生产过程中，燃气与风量自动调节比例控制，燃料与空气充分混合后在燃烧器内充分燃烧，可产生700～1200℃高温热烟气，结合贵溪冶炼厂备料车间生产实际，经常性升降温操作，热风炉炉砖的使用寿命面临严峻挑战，因此对预干燥天然气热风炉炉砖及砌筑工艺要求极为严格。

3.1 热风炉炉砖裂化情况

备料车间燃气热风炉于2015年11月投入生产使用。在使用过程中，热风炉炉内耐火砖劣化速度非常快，以2#热风炉为例，至今已检修维护过多次。

2015年11月2#热风炉投入使用，2015年12月16日检查时，发现燃烧室内炉砖出现裂纹、混合室内炉砖断裂、砖缝扩大等问题。见图2。

2016年2月18日检查时，保温棉已有部分脱落，挡圈已变形，燃烧室内耐火砖还出现剥离现象。见图3。

2016年4月27日检查时，2#热风炉内耐火砖劣化已经较为严重，燃烧室耐火砖剥离近三分之一、混合室砖缝不断扩大、燃烧器挡圈、混合室挡圈变形。

2017年1月，2#炉燃烧室耐火砖剥离、开裂，挡圈变形、损坏，混合室砖缝扩大等老问题重复出现，已经危及热风炉本体。

图2 2015年砖缝扩大实图

图3 2016年挡圈变形实图

3.2 热风炉炉砖的选型

天然气热风炉自2015年11月投入使用以来，其主要问题集中在炉砖劣化较频繁方面。分析原因除操作水平、砌筑质量以外，我们对炉砖的选型进行了分析，同时对2#热风炉炉砖近年来裂化情况进行了统计。见表1。

表1 2#热风炉炉砖裂化情况和炉砖选型统计表

3.3 砌筑工艺优化

根据2#热风炉炉砖近年来裂化情况，车间在热风炉炉砖的选型上进行了不断的改进，同时，结合2#热风炉炉砖裂化主要以燃烧室炉砖为主，通过不断的实践与验证，对燃烧室炉砖的砌筑工艺不断优化，达到延长热风炉炉砖使用寿命的目的。

2017年1月检修，燃烧室耐火砖材质由磷酸盐异形砖变更为侧楔形镁铬耐火砖，采用两种侧楔形直接结合镁铬砖配合砌筑，尺寸规格为300*150*75/65（250块）、300*150*75/55（180块）两种，为6环错缝砌筑，剩余30mm切割填缝，每环65的38块，55的28块。砌筑泥浆采用镁质泥浆，结合剂采用卤水或者水玻璃。要求砖缝泥浆饱满，满灰砌筑。见图4。

图4 砌体内表面展开（局部）图

2017年年修，热风炉燃烧室采用了刀口型半再结合镁铬砖及专用泥浆，砖型由车间自行设计尺寸规格为400*92*75，设计5环，每环55块；实际为4.5环，每环51块，错缝砌筑，头部保留30mm保温棉。取消切割填缝的做法，改由支模板浇注的方式，并将30mm缝全部放在燃烧室头部统一浇注。除此之外，还对混风室砖缝进行了填补，防爆阀处耐火砖进行了固定；混风室挡圈进行了焊补，燃烧室挡圈进行了更换，由于喇叭口已变形，只进行了3/4的焊接。

2017年12月，燃烧室内耐火砖出现裂纹、砖缝扩大、砖体松脱。确定原因为泥浆沙化脱落，在不改变原砌筑方式的基础上，将泥浆更换胶泥。

2019年年修，燃烧室耐火砖材质由侧楔形镁铬耐火砖变更为二级高铝砖。采用带凹凸槽二级高铝砖，取消支模板，采用竹片顶撑的方法砌砖。燃烧室头部30mm升缩缝保温棉保留，中间不留升缩缝，炉砖错缝50mm砌筑。

3.4 使用效果

从所用过的两种炉砖砖使用周期看，侧楔形镁铬耐火砖明显优于特种磷酸盐异形砖。在改造完成之初，所用的特种磷酸盐异形砖短周期内出现多次裂化、脱落，给生产带来了一些不利影响，侧楔形镁铬耐火砖在使用过程中虽优于特种磷酸盐异形砖，但同样出现泥浆沙化的问题。基于此，考虑到1#热风炉同样存在泥浆沙化导致炉砖砖松脱的问题，备料车间商讨后，决定今后热风炉燃烧室均采用二级高铝砖，砖型为厂家设计的型号，自带卡槽。并在2019年11月一系统年修期间对热风炉燃烧室炉砖进行了整体更换，使用效果待进一步验证。

4 结语

本着实践是检验真理的唯一标准，通过近几年对燃气热风炉使用观察，备料车间热风炉炉砖及砌筑工艺不断优化，无不凝聚着每一个工艺技术人员智慧的结晶。未来，随着工厂智能化水平的不断提升，生产工艺的不断优化，我们必将围绕关键核心设备，不断进行工艺优化，更好

地服务生产。